JP2007143296A

JP2007143296A - 電動機

Info

Publication number: JP2007143296A
Application number: JP2005333949A
Authority: JP
Inventors: Takahito Azuma; 高仁東
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2005-11-18
Filing date: 2005-11-18
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【課題】振動伝搬が低減し騒音を低減できる電動機を提供する。
【解決手段】電動機１０は、コイル部１３を有するステータ１２と、コイル部への通電により回転するロータ２１と、をハウジング１１，１６内に収容し、ステータがステータとハウジングとの間の空間に配置した防振部材１４，１５から構成された防振構造を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、コイル部を有するステータとコイル部への通電により回転するロータとを備える電動機に関する。

下記特許文献１は、エレベータ用巻上機の駆動源として、固定（ステータ）巻線と、固定巻線と対向した電機子とを有する電動機（モータ）を開示する。この電動機は、ステータのコイル巻線とフランジとの間に空間があり、ステータの振動が抑制されないため、振動が大きく、他の部品に大きな振動を伝播させ、大きな騒音を発生する原因となっていた。また、フランジは起振源（ステータ）からの振動により、特に中央部が大きく振動し、大きな音を発生してしまう。

また、インバータ駆動のモータは、特許文献１では、ステータまたはステータと連結しているもの（モータケースなど）が製品を構成する他部品に直接連結されている。そのため、ステータの振動が、他部品に伝播することにより、部品が振動し、大きな騒音を発生させてしまう。また、ステータの振動は、電磁力やインバータのスイッチング周波数など高周波である。そのため発生する音は、高周波音が大きく、人にとって耳障りで不快であるという問題があった。
特開２０００−２８９９５４号公報

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、振動伝搬が低減し騒音を低減できる電動機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による第１の電動機は、コイル部を有するステータと、前記コイル部への通電により回転するロータと、をハウジング内に収容し、前記ステータが前記ステータと前記ハウジングとの間の空間に配置した防振部材から構成された防振構造を有することを特徴とする。

第１の電動機によれば、ステータを防振構造とすることで、ステータの振動を抑制できるので、振動伝搬が低減し、また、防振部材をコイル部とハウジングとの間の空間に配置することで、コイル部の振動及びハウジングへの振動伝搬を低減できるので、騒音を低減できる。

なお、前記コイル部の巻線を樹脂によりモールドし、そのモールド端面に前記防振部材を配置するように構成することが好ましい。

第１の電動機において、前記ステータに電動機ケースを設け、前記電動機ケースと前記ハウジングとの接触面積を比較的小さくすることで、電動機ケースからハウジング内の所定位置への振動伝搬が遮断され、騒音を低減できる。この場合、前記電動機ケースと前記ハウジングの所定位置との連結固定部の接触面積を小さくすることで前記防振構造を構成することが好ましい。

また、前記ステータに電動機ケースを設け、前記電動機ケースを前記ハウジングの所定位置に直接に接しないようにスペーサを配置するかまたは空隙を設けることで、電動機ケースからハウジング内の所定位置への振動伝搬経路が距離的に長くなり、騒音を低減できる。

また、前記ステータに電動機ケースを設け、前記電動機ケースを前記ハウジングの所定位置に取り付けるときの取付部の剛性を低くすることで、電動機ケースとステータの固有振動周波数を下げることができ、高周波の振動を外部に伝搬し難くなる。これにより、特に高周波音を低減できる。

また、前記ステータに電動機ケースを設け、前記電動機ケースと前記ハウジングの所定位置との間に防振部材を配置することで、電動機ケースとステータ自体の振動が大きい場合でも、その振動を低減でき、騒音を低減できる。

本発明による第２の電動機は、コイル部を有するステータと、前記コイル部への通電により回転するロータと、をハウジング内に収容し、前記ハウジングの前記ロータの軸端面に面する部分を防振構造としたことを特徴とする。

第２の電動機によれば、最も振動が大きく騒音を発生させるハウジングのロータの軸端面に面する部分を防振構造とすることで、振動が低減し、騒音を低減できる。この場合、前記板部分に防振部材を配置することが好ましい。

本発明の電動機によれば、振動伝搬が低減し騒音を低減できる。これにより、高周波の音を低減し聴き心地の良い低騒音の電動機を実現できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。

〈第１の実施の形態〉

図１は第１の実施の形態による減速機付き電動機を示す側断面図である。図１に示すように、電動機１０は、鉄鋼材料等からなるフランジ状の外側部材１１と鉄鋼材料等からなる減速機３０側のフランジ状の内部壁１６とで構成されるハウジング内に、コイル巻線１２ａを鉄心に巻いてなるコイル部１３を有するステータ１２と、ステータ１２の内周側に位置しリング状の永久磁石であるロータ２１と、を備えている。

電動機１０のステータ１２は、ロータ２１の半径方向に延びたコイル部１３のエンド端面１３ａ，１３ｂが外側部材１１及び内部壁１６の各内面にそれぞれ対向するように固定されている。また、ステータ１２は、その外周のケース１０ｂで外側部材１１と内部壁１６との間で複数のボルト１０ａにより固定されている。

電動機１０は、制御部（図示省略）によりステータ１２のコイル部１３への通電がインバータ制御されることで、ロータ２１が回転中心軸ｐを中心に回転して所定のトルクを出力するようになっている。

ステータ１２のコイル部１３はコイル巻線１２ａを樹脂等の絶縁材料にて成形して構成されており、そのコイル部１３のエンド端面１３ａと外側部材１１の内面との間に第１の防振部材１４が配置され、エンド端面１３ｂと内部壁１６の内面との間に第２の防振部材１５が配置されている。

また、電動機１０の外側部材１１は、その中央部で回転中心軸ｐを中心にして開口しており、この開口内に比較的小径のフランジ部材２２が位置して外側部材１１の凹み部にボルト２２ａにより固定されている。フランジ部材２２のフランジ面にはフランジ部材２２の内径部２２ｂに対応した中孔を有する第３の防振部材１９が配置され、更に円形状のスペーサ２０を介して円形状の第４の防振部材１８が配置されている。第４の防振部材１８上に大径の円形薄板状の蓋部材１７が外側部材１１の外面に対し同一平面を構成するように配置され、その外周部でボルト１７ａにより外側部材１１に固定されている。

また、フランジ部材２２の内径部２２ｂの空間内にエンコーダ２９が配置され、減速機３０の入力軸３１に取り付けられており、入力軸３１の回転数や回転角度を検出するようになっている。

また、減速機３０は、電動機１０のロータ２１にボルト３１ａにより固定されて電動機１０のトルクにより回転中心軸ｐを中心に回転する入力軸３１と、入力軸３１の周面に接して配置され摩擦伝動により回転する複数の摩擦回転体３２と、複数の摩擦回転体３２がそれぞれ内接するように配置されて摩擦伝動により回転する円筒体３３と、円筒体３３と複数のピン３４を介して一体に回転するシーブ３５と、を備える。

入力軸３１は内側壁１６と支持部材３６とに設けられた軸受３１ｂで回転自在に支持されており、また、複数の摩擦回転体３２は内側壁１６と支持部材３６とに設けられた軸受３２ａで回転自在に支持されている。更に、円筒体３３は内側壁１６と支持部材３６とに設けられた軸受３３ａにより軸方向に移動しないように支持されている。シーブ３５には減速機側の外側部材３７が入力軸３１や複数の摩擦回転体３２を覆うようにして埋込ボルト３７ａにより固定されている。

円筒体３３及びシーブ３５は、入力軸３１の回転が減速機３０により所定比で減速されて伝達され、入力軸３１に対し同心円的に一定の回転速度で回転する。

図１の第１及び第２の防振部材１４、１５は、例えば、シート状のゴム材からなり、そのゴム材は、上述のように配置されたとき、防振機能を発揮できる範囲で圧縮される程度の厚さを有することが好ましい。

以上の図１の第１の実施の形態によれば、防振部材１４、１５の配置により、ステータ１２の振動を抑制できる。その結果、他の部品への振動伝播が低減し、騒音を低減することができる。また、ステータ１２は、高周波音の起振源であるため、防振部材１４、１５により、特に高周波音が低減し、耳障りな騒音を低減できる。

また、電動機１０の作動中に、外側部材１１及び内部壁１６は太鼓の皮のような役目を果たし、最終的に外側部材１１及び内部壁１６から発音するが、その最も振動する部分（太鼓の皮にあたる部分）にスペーサ２０を介して第３の防振部材１９及び第４の防振部材１８を配置している。防振部材１８，１９は、例えば、シート状のゴム材からなり、そのゴム材は、上述のように配置されたとき、防振機能を発揮できる範囲でフランジ部材２２に向けて圧縮される程度の厚さを有することが好ましい。これにより、ハウジングを構成する外側部材１１の中央部（ロータの軸端面に面する部分）に防振構造を設け、最も振動が大きく、騒音を発生させる蓋部材１７の振動を抑制でき、騒音を低減することができる。

なお、図１の減速機３０付き電動機１０は、エレベータ用駆動装置として用いることができ、シーブ３５の外周面に設けられた複数の溝部３５ａにロープが巻きかけられるようになっており、ロープはエレベータの昇降かご（図示省略）と釣り合いおもり（図示省略）とにそれぞれ連結され、上下に移動して昇降かごを上下動させる。

また、図１のシーブ３５の更に外周側の円周板３８にはブレーキ装置を配置することができる。また、内側部材２１の内径部の空間内にブレーキを配置してもよい。

〈第２の実施の形態〉

図２は第２の実施の形態による減速機付き電動機を示す側断面図である。図３は図２の電動機の内部を見た正面図である。図４は図２の電動機ケースのつば部を詳細に示す側面図である。

図２の電動機５０は、図１の電動機１０と基本的構造が同じであり、同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。また、図２の減速機３０は図１と同様の構造になっている。

図２のように、ステータ１２の外周に結合した電動機ケース５２を内部壁１６の凹部に取り付けるとき、嵌め込み式ではなく、図２のような隙間５２ｄができるように緩やかな取り付け構造とした。これにより、電動機ケース５２と周辺部品との接触面積が小さくなるので、電動機ケース５２の円周部から内部壁１６への振動伝播が遮断され、騒音発生が低減できる。

また、図２〜図４のように、電動機ケース５２と内部壁１６とがボルト結合される構造としているが、比較的小さなボルト５３を用いて結合することにより、電動機ケース５２と内部壁１６との連結固定部の接触面積を小さくした。これにより、電動機ケース５２から内部壁１６ヘの振動伝播の接触面積が減少し、振動伝播が低減し、騒音発生を低減できる。

また、図２のように、電動機ケース５２と外側部材１１とが直接に接しないようにスペーサ５１をボルト１０ａの中間部周囲に配置した。これにより、電動機ケース５２から外側部材１１ヘの振動伝播経路が距離的に長くなることにより、外側部材１１の振動が低減し、外側部材１１からの騒音発生を低減できる。

また、図２，図４のように電動機ケース５２から、つば部５２ａを介してボルト孔５２ｂが形成された結合部５２ｃが延びている。ボルト５３がボルト孔５２ｂを通して電動機ケース５２を内部壁１６に取り付けるが、つば部５２ａを図４のように厚さが薄くなるように構成し剛性を低くすることで、振動伝播し難くすることができる。

また、電動機ケース５２及びステータ１２自体の振動が大きい場合、図２のように電動機ケース５２と内部壁１６の凹部との間であって、図３のように円周方向にゴム材等からなる複数の円周防振部材５４を配置することにより、電動機ケース５２及びステータ１２自体の振動を低減させ、騒音を低減できる。なお、図３のリード線５５はコイル部１３への通電用である。

以上の図２〜図４の第２の実施の形態によれば、インバータで電動機５０を駆動すると、電磁力、スイッチング周波数の影響により、ステータ１２が振動し、その振動が他の部品に伝播することにより、大きな騒音を発生するが、上述のような構成でステータ１２の振動を外部に伝播し難くすることにより、低騒音化を図ることができる。特に、電動機には電磁的な高周波音があり、高周波音は、人にとって非常に耳障りであるが、その高周波音を低減させることにより、聴感の良い電動機を提供できる。

以上のように本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、図１において防振部材１４、１５を絶縁材料から構成してもよく、これによりコイル巻線１２ａと外側部材１１、内部壁１６との間を絶縁でき、絶縁に要する空間距離を低減できるので、電動機１０の回転中心軸ｐ方向の厚みを小さくすることができる。また、図１において図２〜図４の構造を採用してもよいことは勿論である。

また、図１における外側部材１１の中央部の蓋構造は、外側部材１１の中心部以外の振動が大きい部品にも適用できる。また、比較的小径のフランジ部材２２はフランジ状の外側部材１１と一体に構成してもよい。

また、図１，図２において、減速機３０は、摩擦回転体３２による摩擦伝動による構造としたが、遊星歯車式やトラクション式としてもよいことは勿論である。

第１の実施の形態による減速機付き電動機を示す側断面図である。第２の実施の形態による減速機付き電動機を示す側断面図である。図２の電動機の内部を見た正面図である。図２の電動機ケースのつば部を詳細に示す側面図である。

符号の説明

１０電動機
１０ａボルト
１１外側部材（ハウジング）
１２ステータ
１２ａコイル巻線
１３コイル部
１３ａ，１３ｂエンド端面
１４第１の防振部材
１５第２の防振部材
１６内側壁（ハウジング）
１７蓋部材
１７ａボルト
１８第３の防振部材
１９第４の防振部材
２０スペーサ
２１ロータ
２１内側部材
２２フランジ部材
２２ａボルト
２２ｂ内径部
２９エンコーダ
３０減速機
３１入力軸
３２回転体
３２摩擦回転体
３５シーブ
５０電動機
５１スペーサ
５２電動機ケース
５２ａつば部
５２ｂボルト孔
５２ｃ結合部
５２ｄ隙間
５３ボルト
５４円周防振部材
ｐ回転中心軸

Claims

コイル部を有するステータと、前記コイル部への通電により回転するロータと、をハウジング内に収容し、
前記ステータが前記ステータと前記ハウジングとの間の空間に配置した防振部材から構成された防振構造を有することを特徴とする電動機。
前記ステータに電動機ケースを設け、
前記電動機ケースと前記ハウジングとの接触面積を比較的小さくした請求項１に記載の電動機。
前記電動機ケースと前記ハウジングの所定位置との連結固定部の接触面積を小さくすることで前記防振構造を構成した請求項２に記載の電動機。
前記ステータに電動機ケースを設け、
前記電動機ケースを前記ハウジングの所定位置に直接に接しないようにスペーサを配置するまたは空隙を設けた請求項１に記載の電動機。
前記ステータに電動機ケースを設け、前記電動機ケースを前記ハウジングの所定位置に取り付けるときの取付部の剛性を低くした請求項１に記載の電動機。
前記ステータに電動機ケースを設け、
前記電動機ケースと前記ハウジングの所定位置との間に防振部材を配置した請求項１に記載の電動機。
コイル部を有するステータと、前記コイル部への通電により回転するロータと、をハウジング内に収容し、前記ハウジングの前記ロータの軸端面に面する部分を防振構造としたことを特徴とする電動機。